(57)【要約】【課題】メッキ剥離物による線材表面傷の発生やダイスの損傷などのトラブルを未然に防止するとともに、線材がリング溝に複数回巻き付けられた際に線材同士が重なり合って表面傷が発生することを防止して、表面傷のない高品質な線材を製出することができる伸線装置用キャプスタンを提供する。【解決手段】外周面にリング溝３１を有し、リング溝３１に線材が供給されて巻き付けられる伸線装置用キャプスタン２０であって、リング溝３１の底面３３とリング溝３１の少なくともひとつの側壁面３２Ａとが、セラミックス材料で構成されるとともに、リング溝３１内には、前記線材を、前記キャプスタンの回転方向に対して傾斜するように巻き付けるためのガイド部が備えられていることを特徴とする。【選択図】  図１
2007111748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にリング溝を有し、該リング溝に線材が供給されて巻き付けられる伸線装置用キャプスタンであって、
前記リング溝の底面と前記リング溝の少なくともひとつの側壁面とが、セラミックス材料で構成されるとともに、
前記リング溝内には、前記線材を、前記キャプスタンの回転方向に対して傾斜するように巻き付けるためのガイド部が備えられていることを特徴とする伸線装置用キャプスタン。
【請求項２】
前記セラミックス材料が、ジルコニアであることを特徴とする請求項１に記載の伸線装置用キャプスタン。
【請求項３】
前記ガイド部は、外形が多角形柱状をなし、前記多角形のひとつの角部が、前記線材が供給される方向に向けて配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の伸線装置用キャプスタン。
【請求項４】
前記セラミックス材料で構成された前記リング溝と前記側壁面とが、着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の伸線装置用キャプスタン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅線などの線材を伸線加工する伸線装置において使用される伸線装置用キャプスタンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、銅線などの線材を伸線する伸線装置には、線材を引き抜き加工するためのダイスと、線材が巻き付けられるキャプスタンが備えられている。キャプスタンの外周面に線材を複数回巻き付け、このキャプスタンの回転速度を調整することで線材に一定の張力を与えて、伸線加工を円滑に行うものである。このような伸線装置用キャプスタンでは、線材がキャプスタンの外周面を摺動することになるために、線材と接触する部分に耐摩耗性に優れたセラミック材を配置したものが提供されている（特許文献１参照）。
【０００３】
図４に、従来の伸線装置用キャプスタンの一例を示す。
この伸線装置用キャプスタン１は、鋼材等で構成されており、外形が概略円板状をなしている。一方の円板面２Ａ（図４において右側）の中心部分からこの伸線装置用キャプスタン１の軸線Ｌに沿って突出した軸部３が設けられており、この軸部３と一方の円板面２Ａとは滑らかな曲面によって接続されている。
【０００４】
また、他方の円板面２Ｂ（図４において左側）の中心部分には、軸部３よりも大径とされた断面円形の凹部４が形成されている。この凹部４の側面５は、一方の円板面２Ａに近づくにしたがい漸次縮径するテーパ面とされている。また、凹部４の底面６は、軸線Ｌに垂直な平面とされており、軸部３に相当する部分がわずかに他方の円板面２Ｂ側に突出している。
また、軸部３を貫くように貫通孔７が形成されており、この貫通孔７は他方の円板面２Ｂに近づくにしたがい漸次縮径するテーパ孔とされている。
【０００５】
この伸線装置用キャプスタン１の外周面には、径方向内側に向けて凹んだリング溝８が形成されている。このリング溝８の底面９は、径方向に対して垂直、かつ、軸線Ｌに平行な面とされており、この底面９には、セラミックス材料の一種であるジルコニアで構成されたリング部材１１が配置されている。
【０００６】
また、リング溝８の一対の側壁面１０Ａ、１０Ｂは、径方向外側に向かうにしたがい互いに離間するような傾斜面とされている。このリング溝８の側壁面１０Ａ、１０Ｂには、耐摩耗性を向上させるために、硬質なＣｒメッキが施されている。また、他方の円板面２Ｂ側の側壁面１０Ｂは、リング部材１１を固定するための固定部材１２に形成されており、この固定部材１２をボルト１３にて一方の円板面２Ａ側に押圧することにより、リング部材１１が挟持されている。
【０００７】
このような構成とされた伸線装置用キャプスタン１は、伸線装置に取り付けられて使用される。引き抜き加工が施される線材が、リング溝８に供給され、このリング溝８に複数回（例えば３回）巻き付けられる。伸線装置用キャプスタン１の回転速度を調整することにより、線材に張力を与えており、この張力が、線材がダイスを通過する際の引き抜き力となる。このように伸線装置用キャプスタン１の動作を制御することにより、線材の伸線加工が円滑に行われるのである。
【０００８】
上述のように、伸線装置用キャプスタン１によって線材に引き抜き力を与えているので、線材がリング溝８内で摺動することになり、リング溝８の底面９や側壁面１０Ａ、１０Ｂが摩耗することになる。ここで、従来の伸線装置用キャプスタン１では、リング溝８の底面９に耐摩耗性に優れたジルコニアによって構成されたリング部材１１を配置して、底面９の摩耗を防止している。また、リング溝８の側壁面１０Ａ、１０Ｂは鋼材等で構成されているものの、その表面に硬質のＣｒメッキを施して、側壁面１０Ａ、１０Ｂの摩耗を防止している。
【特許文献１】特開平５−９６３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記構成の伸線装置用キャプスタン１では、側壁面１０Ａ、１０Ｂに硬質のＣｒメッキが施されているが、側壁面１０Ａ、１０Ｂに線材等が衝突してＣｒメッキの一部が剥離した場合には、Ｃｒメッキ剥離物によって線材の表面に傷がついてしまうことがあった。また、このＣｒメッキ剥離物がダイス内に混入した場合には、ダイスが損傷して使用できなくなってしまうことがあった。また、線材を極細線まで伸線する場合には、このＣｒメッキ剥離物が異物断線の原因となってしまうことがあった。
【００１０】
また、線材を伸線装置用キャプスタン１のリング溝８に複数回巻き付ける場合には、既にリング溝８に巻き付けられている線材と側壁面１０Ａ（１０Ｂ）との間にスペースが確保されていないために、次にリング溝８へと供給された線材が既にリング溝８に巻き付けられている線材と側壁面１０Ａ（１０Ｂ）との間に入り込み難く、線材同士が摺動して線材表面に傷がついてしまう、いわゆるトモズレキズが発生することがあった。
【００１１】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、メッキ剥離物による線材表面傷の発生やダイスの損傷などのトラブルを未然に防止するとともに、線材がリング溝に複数回巻き付けられた際に線材同士が重なり合って表面傷が発生することを防止して、表面傷のない高品質な線材を製出することができる伸線装置用キャプスタンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
請求項１に記載の伸線装置用キャプスタンは、外周面にリング溝を有し、該リング溝に線材が供給されて巻き付けられる伸線装置用キャプスタンであって、前記リング溝の底面と前記リング溝の少なくともひとつの側壁面とが、セラミックス材料で構成されるとともに、前記リング溝内には、前記線材を、前記キャプスタンの回転方向に対して傾斜するように巻き付けるためのガイド部が備えられていることを特徴としている。
【００１３】
上記構成の伸線装置用キャプスタンでは、リング溝の少なくともひとつの側壁面と底面とがセラミックス材料で構成されているので、線材をこの側壁面と底面とにのみ接触するように巻き付けることにより、線材の摺動による摩耗が防止される。
また、キャプスタンの回転方向に対して傾斜するようにリング溝に巻き付けるガイド部が備えられているので、リング溝に供給された線材はリング溝の側壁面から離れるように巻き付けられることになる。
【００１４】
請求項２に記載の伸線装置用キャプスタンは、前記セラミックス材料が、ジルコニアであることを特徴としている。
この構成の伸線装置用キャプスタンでは、線材が摺動される部分がジルコニアで構成されているので、線材の摺動によるリング溝の底面及び少なくともひとつの側壁面の摩耗が確実に防止される。ここで、ジルコニアはビッカース硬度（ＪＩＳ  Ｒ  １６１０）が１３００Ｈｖ程度と非常に硬いため、耐摩耗性に優れており、リング溝の底面及び側壁面を構成する材料として好適である。
【００１５】
請求項３に記載の伸線装置用キャプスタンは、前記ガイド部は、外形が多角形柱状をなし、前記多角形のひとつの角部が、前記線材が供給される方向に向けて配置されていることを特徴としている。
この構成の伸線装置用キャプスタンでは、リング溝に供給された線材が、ガイド部の角部に案内されて、キャプスタンの回転方向に対して傾斜するように、側壁面から離間するようにしてリング溝に巻き付けられる。
【００１６】
請求項４に記載の伸線装置用キャプスタンは、前記セラミックス材料で構成された前記リング溝と前記側壁面とが、着脱可能に構成されていることを特徴としている。
この構成の伸線装置用キャプスタンでは、セラミックス材料で構成されたリング溝の底面及び少なくともひとつの側壁面が破損した場合に、この部分のみを交換することができる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１にかかる発明によれば、リング溝の底面及び少なくともひとつの側壁面がセラミックス材料で構成され、線材の摺動による摩耗が防止されているので、線材が接触する部分にＣｒメッキ等を施す必要がなくなり、メッキ剥離物による線材の表面傷や異物断線及びダイスの損傷を防止することができる。
【００１８】
また、線材がガイド部によって案内され、リング溝に供給された線材は側壁面から離れるようにリング溝に巻き付けられるので、新たにリング溝へ供給される線材と既にリング溝に巻き付けられている線材とが重なり合うことが防止され、線材同士の摺動による表面傷、つまりトモズレキズの発生を防止することができる。
【００１９】
請求項２にかかる発明によれば、線材と接触するリング溝の底面及び少なくとも一方の側壁面がジルコニアで構成されているので、この部分の摩耗を確実に防止できる。よって、このキャプスタンの寿命延長を図ることができる。
【００２０】
請求項３にかかる発明によれば、多角形柱状のガイド部によって線材がリング溝内で重なり合うことを確実に防止されるので、線材同士の摺動による表面傷の発生を確実に防止することができる。
【００２１】
請求項４にかかる発明によれば、セラミックス材料で構成された部分が衝撃等によって破損した場合でも、この部分のみを交換することができるので、このキャプスタン自体の寿命延長を図ることができる。
【００２２】
このように、本発明によれば、メッキ剥離物による線材表面傷の発生やダイスの損傷などのトラブルを未然に防止するとともに、線材がリング溝に複数回巻き付けられた際に線材同士が重なり合って表面傷が発生することを防止して、表面傷のない高品質な線材を製出することができる伸線装置用キャプスタンを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に本発明の実施の形態について添付した図面を参照して説明する。図１及び図２に本発明の実施形態である伸線装置用キャプスタンを示す。また、図３に、本実施形態である伸線装置用キャプスタンが使用される伸線装置の概略を示す。
【００２４】
まず、本実施形態である伸線装置用キャプスタン２０について説明する。このキャプスタンは、概略円柱状の軸部２１を有しており、この軸部２１には、一端側（図１において右側）から他端側（図１において左側）に向かうにしたがい漸次径が小さくなるようなテーパ孔２２が軸部２１を貫通するように形成されている。
【００２５】
軸部２１の他端側には、軸部２１よりも一段小径で軸線Ｌを中心とした円筒状をなす装着部２３が形成されている。
また、軸部２１の一端側には、軸部２１の外周面から軸線Ｌに垂直に径方向外側に向けて延びるように円板部２４が形成され、この円板部２４の外周部に取付部２５が形成されている。この取付部２５の一端側の面には、軸線Ｌに平行に延びるボルト孔が穿設されている。
【００２６】
装着部２３には、取付部２５の他端側の面に当接される当接部２６を有する環状部材２７が嵌合されており、この当接部２６の外周端は、取付部２５よりも外周側に突出するように形成されている。
また、取付部２５の一端側には、取付部２５の一端側の面を押圧する押圧部材２８が、ボルト２９がボルト孔に螺着されることにより固定されており、この押圧部材２８の外周端は、取付部２５よりも外周側に突出するように形成されている。
【００２７】
この取付部２５の外周面、当接部２６及び押圧部材２８との間に、セラミックス材料で構成されたリング部材３０が取り付けられている。なお、本実施形態では、リング部材３０はセラミックス材料の一種であるジルコニアで構成されている。
そして、このリング部材３０と当接部２６とによって、外周側に向けて開口したリング溝３１が形成される。すなわち、リング部材３０がリング溝３１の一方の側壁面３２Ａ及び底面部３３を構成し、当接部２６の外周側部分がリング溝３１の他方の側壁面３２Ｂを構成しているのである。
【００２８】
このリング溝３１の底面部３３は軸線Ｌに平行な円筒面とされ、リング溝３１の一対の側壁面３２Ａ、３２Ｂは、外周側に向かうにしたがい漸次互いに離間するような傾斜面とされている。
このようにして、伸線装置用キャプスタン２０の外周面に、底面部３３及び一方の側壁面３２Ａがジルコニアで構成されたリング溝３１が形成されることになる。
【００２９】
また、この伸線装置用キャプスタン２０には、図２に示すように、概略五角柱状をなすガイド部３４が配置されており、このガイド部３４は、その五角形面のひとつの角部が、リング溝３１内に線材が供給されてくる方向を向くようにして、リング溝３１の一方の側壁面３２Ａ側に配置されている。
なお、このガイド部３４は、比較的軟質の材料で構成されており、本実施形態では木材にて構成されている。
【００３０】
次に、本実施形態である伸線装置用キャプスタン２０が使用される伸線装置４０について説明する。
本実施形態である伸線装置用キャプスタン２０が使用される伸線装置４０は、母線として線径が８ｍｍ程度の銅荒引き線を用いて、線径３ｍｍ程度の銅線を製品として製出するものである。
【００３１】
伸線装置４０は、原料となる荒引き線が保管される母線ストック部４１と、この荒引き線の表面を削ぎ落とす皮剥き機４２と、皮剥きされた荒引き線を一時貯留する供給ヘッド４３と、複数のダイス４８と伸線装置用キャプスタン２０を備えた伸線加工機４４と、線材Ｒの表面検査機４５と、製品である線材Ｒを巻き取るコイラー４６と、線材Ｒを保管する製品ストック部４７とを有している。
【００３２】
この伸線装置４０に供給される荒引き線は、例えば、鋳造から圧延までを一貫して行って荒引き線を連続的に製造するベルトキャスター式連続鋳造機及び連続圧延装置を用いることにより得ることができる。また、銅鋳塊を押し出し加工することによっても得ることができる。このようにして得られた荒引き線の表面には、酸化銅や外傷等の欠陥が多く存在するため、伸線加工機４４に供給する前に、皮剥き機４２によって荒引き線表面の皮剥き加工を行う。例えば、皮剥き用ダイスに荒引き線を挿通して引き抜くことにより、荒引き線の表面を剥ぎ落とすのである。
【００３３】
表面の欠陥が除去された荒引き線は、供給ヘッド４３を介して伸線加工機４４に供給される。伸線加工機４４には、複数のダイス４８が備えられており、入側から順に線径が段階的に小さくなるように、種々のサイズのダイス４８が縦列に配置されている。そして、このダイス４８とダイス４８との間に本実施形態である伸線装置用キャプスタン２０が配置されている。
【００３４】
この伸線装置用キャプスタン２０には、ダイス４８に挿通された線材Ｒが巻き付けられる。そして、伸線装置用キャプスタン２０の回転速度を調整することにより線材Ｒに張力を与え、この張力がダイス４８に挿通された線材Ｒを引き抜くための引き抜き力となるのである。
このようにして複数のダイス４８にて引き抜き加工が行われることにより、荒引き線が所定の線径の線材Ｒへと伸線加工される。
【００３５】
所定の線径に伸線加工された線材Ｒは、表面検査機４５によって線材Ｒ表面の傷の有無が確認され、有害な欠陥が検出されない線材Ｒがコイラー４６に巻き取られ、製品ストック部４７に保管される。
【００３６】
本実施形態である伸線装置用キャプスタン２０では、リング溝３１の一方の側壁面３２Ａと底面部３３とが耐摩耗性に優れたジルコニアで構成されているので、線材Ｒをこの側壁面３２Ａと底面部３３とにのみ接触するように巻き付けることにより、線材Ｒの摺動による摩耗が防止される。したがって、リング溝３１の線材Ｒが接触する部分にＣｒメッキ等を施す必要がなく、メッキ剥離物による線材Ｒの表面傷やダイス４８の損傷を防止することができる。
【００３７】
また、伸線装置用キャプスタン２０の回転方向に対して傾斜するようにリング溝３１に巻き付けるガイド部３４が備えられているので、リング溝３１に供給された線材Ｒは側壁面３２Ａから離れるように巻き付けられることになる。したがって、リング溝３１に供給された線材Ｒと既にリング溝３１に巻き付けられている線材Ｒとが重なり合うことが防止され、線材Ｒ同士の摺動による表面傷、いわゆるトモズレキズの発生を防止することができる。
また、本実施形態では、ガイド部３４が比較的軟質の木材で構成されているので、線材Ｒがガイド部３４にて案内される際に、線材Ｒ表面に傷が付くことがない。
【００３８】
また、リング部材３０が着脱可能に固定されているので、リング部材３０の一部が破損した場合などに、リング部材３０のみを交換することができるので、この伸線装置用キャプスタン２０の寿命延長を図ることができる。
【００３９】
このように、本実施形態による伸線装置用キャプスタン２０によれば、線材Ｒに表面傷が発生することを確実に防止でき、高品質の線材Ｒを製出することができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、リング溝３１の底面部３３及び一方の側壁面３２Ａを構成するセラミックス材料としてジルコニアを用いたもので説明したが、これに限定されることはなく、アルミナや窒化けい素などの他のセラミックス材料でもよい。
【００４１】
また、キャプスタンの形状や構造は、本実施形態に限定されることはなく、伸線装置４０の構造等に合わせた形状や構造とすればよい。
また、本実施形態のように比較的線径が大きいものを伸線する伸線装置４０に限定されることはなく、線径の小さなものを伸線する伸線装置４０に用いても良い。
また、ガイド部３４を五角柱状のもので説明したが、これに限定されることはなく、例えば三角柱状のものなどであっても良い。
さらに、皮剥ぎ機４２を具備した伸線装置４０に使用するものとして説明したが、皮剥ぎ機４２を具備しないものであっても使用することができる。
【実施例】
【００４２】
以下に、本発明の有効性を確認するために行った確認実験の結果について説明する。確認実験は、実施の形態で説明した伸線装置を用いた。
本発明例として、実施の形態で説明しように、リング溝の底面部及び側壁面をジルコニアで一体成形し、ガイド部を配置したキャプスタンを使用した。
比較例１として、リング溝の底面部及び側壁面をジルコニアで一体成形し、ガイド部を配置しないキャプスタンを使用した。
比較例２として、リング溝の底面部及び側壁面を鋼材で構成し、底面部表面に耐摩合金を溶射し、側壁面に硬質Ｃｒメッキを施し、ガイド部を配置したキャプスタンを使用した。
比較例３として、リング溝の底面部及び側壁面を鋼材で構成し、底面部表面に耐摩合金を溶射し、側壁面に硬質Ｃｒメッキを施し、ガイド部を配置しないキャプスタンを使用した。
【００４３】
まず、この伸線機及びキャプスタンを使用して、８ｍｍφの銅線を２．６ｍｍφまで伸線し、この伸線時における渦流探傷器でのキズ個数をカウントし、１トン当たりのキズ検出個数として評価した。ここで、探傷器としては、日本エステック社製渦流探傷器ＲＰ−７０００を用いた。評価結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
2007111748.tif 000003
【００４５】
表１に示すように、本発明例では、１００００トン伸線後においても、１トン当たりのキズ検出個数は１個であり、線材表面傷がほとんど発生しないことが確認された。
比較例１では、１０００トン伸線後で５個発生しており、ガイド部がない場合にいわゆるトモズレキズが伸線の初期段階から発生することが確認された。
リング溝の底面部及び側面部をジルコニアで構成しなかった比較例２及び比較例３では、伸線量が増加するに連れてキズの検出個数が多くなり、底面部の摩耗によって１００００トンまでの伸線が不可能となってしまった。
【００４６】
次に、８ｍｍφの銅線を２．６ｍｍφまで５０００トン伸線して、２．６ｍｍφの銅線を得た。この銅線をさらに０．０５ｍｍφまで伸線した際における、伸線重量を断線回数で除して得た値、いわゆる伸線性（１回断線当たりの伸線量）を評価した。評価結果を表２に示す。
【００４７】
【表２】
2007111748.tif 000004
【００４８】
表２に示すように、本発明例では、１回断線当たりの伸線量は５８３ｋｇであり、０．０５ｍｍφの極細線にまで伸線しても断線は少ないものであった。
比較例２では、前記伸線量は３３７ｋｇであり、本発明例に比べて若干劣る結果となった。線材表面のキズによるものと推測される。
一方、比較例３では前記伸線量が５４ｋｇ、比較例４では前記伸線量が１８ｋｇと、本発明例と比較して著しく伸線性が劣ることが確認された。この比較例３及び比較例４で断線した部分の断面観察した結果、銅線内部に耐摩合金及び硬質Ｃｒメッキが混入しているのが確認された。
【００４９】
このように、本発明例によれば、ガイド部によって線材同士のトモズレキズの発生を防止できるとともに、底面部及び側面部をジルコニアで一体成形することで、メッキ剥離物による線材表面傷の発生や断線を未然に防止でき、極細線への伸線を良好に行うことができることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態である伸線装置用キャプスタンの断面図である。
【図２】本発明の実施形態である伸線装置用キャプスタンの断面図である。
【図３】伸線装置用キャプスタンが使用される伸線装置の概要を示す説明図である。
【図４】従来の伸線装置用キャプスタンの断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
２０  伸線装置用キャプスタン
３１  リング溝
３２Ａ、３２Ｂ  側壁面
３３  底面部（底面）
３４  ガイド部
【図１】
2007111748.tif 000005
【図２】
2007111748.tif 000006
【図３】
2007111748.tif 000007
【図４】
2007111748.tif 000008